一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠及其製備方法
2023-05-10 01:41:41
一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及膠粘劑【技術領域】，特別涉及一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，原料配比：聚醚多元醇15～40份；聚酯多元醇5～20份；異氰酸酯5～14份；增塑劑15～26份；填料23～29份；聚醯胺樹脂2～5份；紫外光穩定劑0.05～0.7份；催化劑0.01～0.4份。聚醚多元醇、聚酯多元醇與異氰酸酯生成預聚物；預聚物與增塑劑、填料、聚醯胺樹脂、紫外光穩定劑、催化劑，混勻。不含溶劑和鄰苯二甲酸酯類增塑劑，對環境和施工人員無危害；製得的密封膠具有較高的力學性能，其中剪切強度達6.5MPa以上、拉伸強度達12MPa以上、撕裂強度達26N/mm以上，滿足汽車裝配中對前後風擋玻璃及側窗玻璃對高強度密封膠的要求。
【專利說明】一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠及其製備方法
[0001]【技術領域】
本發明涉及膠粘劑【技術領域】，特別涉及一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，還涉及其製備方法。
[0002]【背景技術】
將汽車風擋玻璃直接粘接到車體的工藝始於20世紀60年代的美國，採用這種玻璃直接粘接密封工藝，能使風擋玻璃和車身緊密地結合成一個整體，增加了車體剛性及抗扭曲能力，其中密封膠良好的力學性能起到關鍵的作用。在現代汽車工業生產中，隨著直接粘接工藝的普遍應用及對車窗風擋玻璃粘接安全性要求的提高。對膠粘劑的力學性能及施工工藝性能要求越來越高。按照我國《汽車安全玻璃標準GB9656-2003》中規定，當車輛發生撞擊事故時，擋風玻璃必須保留在車身上，保障司乘人員不被拋出車外。目前風擋玻璃粘接密封膠的普遍標準為剪切強度> 4.5MPa，各個汽車廠家的指標不盡相同，轎車及高檔客車的指標標準均高於此值，個別廠家對剪切強度的要求最高者甚至達到了 6MPa以上。
[0003]目前聚氨酯密封膠類的生產大多依賴鄰苯二甲酸酯類增塑劑，當含有鄰苯二甲酸酯類的產品廢棄後，鄰苯二甲酸酯會轉移到外環境，造成空氣、水和土壤的汙染，進而進入食物鏈，其性質穩定，常溫下不易揮發，結構不易被破壞，易在生物體內富集。國內外大量研究已表明，鄰苯二甲酸酯類化合物具有內分泌幹擾性。經呼吸系統或皮膚接觸可導致男性精子數量減少、精子運動能力低下和形態異常，嚴重的會致癌，也會增加女性患乳腺癌的機率。因此探索使用替代鄰苯二甲酸酯的環保增塑劑對於保護環境具有非常重要的意義。
[0004]現有技術的單組份聚氨酯粘接密封膠存在以下不足:(I)現有技術的單組份聚氨酯粘接密封膠增塑劑一般依賴鄰苯二甲酸酯類，易對生產者、使用者造成損害並汙染環境。
[0005](2)現有技術的單組份聚氨酯粘接密封膠剪切強度一般不超過6.5MPa。
[0006](3)現有技術的單組份聚氨酯粘接密封膠拉伸強度一般不超過12MPa。
[0007]
【發明內容】
為了解決以上現有技術中單組份聚氨酯粘接密封膠中含有環境汙染物、剪切、拉伸強度低的問題，本發明提供了一種不含有環境汙染物鄰苯二甲酸酯類、無溶劑，具有較高剪切、拉伸強度，彈性好、耐老化的一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠。
[0008]本發明還提供了所述環保型高強度聚氨酯粘接密封膠的製備方法。
[0009]本發明是通過以下措施實現的:
一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，原料重量配比如下:
聚醚多元醇15~40份；
聚酯多元醇5~20份；
異氰酸酯5~14份；
增塑劑15~26份；
填料23~29份；
聚醯胺樹脂2~5份；紫外光穩定劑0.05~0.7份；
催化劑0.01~0.4份；
所述聚醚多元醇為分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚；
所述聚酯多元醇為分子量在500~3000的二官能度聚酯多元醇、聚己內酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。
[0010]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，優選原料重量配比如下:
聚醚多元醇15~28份；
聚酯多元醇13~20份；
異氰酸酯10~14份；
增塑劑19~26份；
填料23~26份；
聚醯胺樹脂2~4份；
紫外光穩定劑0.05~0.6份；
催化劑0.01~0.2份。
[0011]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，優選所述異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種的混合物。
[0012]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，優選所述增塑劑為環氧大豆油、二丙二醇二苯甲酸酯和烷基磺酸苯酯中的一種或兩種的混合物。
[0013]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，優選所述填料為乙炔炭黑、氣相白炭黑、輕質碳酸鈣和滑石粉中的一種以上。
[0014]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，優選所述聚醯胺樹脂粒徑為I~20 μ m。
[0015]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，優選所述紫外光穩定劑為2- (2-羥基-3，5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯並三唑、2-C -羥基-3' - 二戊基苯基)苯並三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-[2，4-雙(2，4- 二甲苯基)-2-(1, 3，5-三嗪基)5-辛氧基苯酚和雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一種或兩種的混合物。
[0016]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，優選所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、二氯化二丁基錫、二醋酸二丁基錫、雙嗎啉二乙基醚、辛酸亞錫、三乙烯二胺、二氮雜二環和三乙胺中的一種或兩種的混合物。
[0017]所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠的製備方法，包括以下步驟:
(1)聚醚多元醇、聚酯多元醇脫水後，加入異氰酸酯，反應生成預聚物；
(2)將預聚物與增塑劑、填料、聚醯胺樹脂混合，攪拌均勻，加入紫外光穩定劑、催化劑，攪拌混合均勻，即得。
[0018]所述的製備方法，優選包括以下步驟:
(1)預聚物的製作:將聚醚多元醇、聚酯多元醇加入到反應釜中，升溫至120°c，在真空度不低於0.092MPa的條件下真空脫水0.5~I小時，降溫至55_65°C，加入異氰酸酯，升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料；
(2)制膠:將製得的預聚物加入到攪拌機中，依次加入環保增塑劑、填料、聚醯胺樹脂，升溫至50±2°C，在此溫度下保持不低於lOm/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20±2°C，繼續攪拌20分鐘，加入紫外光穩定劑、催化劑，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，即得。
[0019]聚酯多元醇的加入對密封膠本身的強度可能有提高，但對於基材的剪切強度可能會有影響，原料選擇和配比會改變密封膠自身與底塗劑的相容性，因此其加量及分子量分布需要進行選擇，由於現有技術中沒有這方面的記載，所以這種選擇，需要花費發明人的創造性勞動。
[0020]本發明的有益效果:
(1)本發明的產品不含溶劑和鄰苯二甲酸酯類增塑劑，對環境和施工人員無危害；
(2)製得的密封膠具有較高的力學性能，其中剪切強度達6.5MPa以上、拉伸強度達12MPa以上、撕裂強度達26N/mm以上，滿足汽車裝配中對前後風擋玻璃及側窗玻璃對高強度密封膠的要求；
(3)製備工藝簡單易操作，使用常規設備即可完成。
【具體實施方式】
[0021]為了更好的理解本發明，下面結合具體實施例來進一步說明。
[0022]實施例1:
實例1
(1)稱取38kg分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚、5 kg分子量在500~3000的二官能度聚酯多元醇加入到反應釜中，攪拌並升溫至120°C，保持不低於0.092Mpa的真空脫水0.5~I小時，降溫至60°C，加入7kg甲苯二異氰酸酯，緩慢升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料，置於密閉容器中待用，製得預聚物；
(2)將上述製得的預聚物加入行星式攪拌機中，再依次加入烷基磺酸苯酯20kg、烘乾好的乙炔炭黑27 kg、聚醯胺樹脂3 kg，升溫至50°C左右，在此溫度下保持不低於lOm/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20°C左右，繼續攪拌20分鐘，加入2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.7 kg、二月桂酸二丁基錫0.02 kg，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，出料，包裝，製得本產品。
[0023]實例2
(1)稱取15kg分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚、20 kg分子量在500~3000的聚己內酯多元醇加入到反應釜中，攪拌並升溫至120°C，保持不低於0.092Mpa的真空脫水0.5~I小時，降溫至60°C，加入14kg 二苯基甲烷二異氰酸酯，緩慢升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料，置於密閉容器中待用，製得預聚物；
(2)將上述製得的預聚物加入行星式攪拌機中，再依次加入烷基磺酸苯酯18kg、二丙二醇二苯甲酸酯8 kg烘乾好的乙炔炭黑23 kg、聚醯胺樹脂2 kg，升溫至50°C左右，在此溫度下保持不低於10m/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20°C左右，繼續攪拌20分鐘，加入2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.05 kg、二月桂酸二丁基錫0.01 kg，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，出料，包裝，製得本產品。
[0024]實例3(1)稱取40kg分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚、5 kg分子量在500~3000的聚碳酸酯多元醇加入到反應釜中，攪拌並升溫至120°C，保持不低於0.092Mpa的真空脫水0.5~I小時，降溫至60°C，加入5kg甲苯二異氰酸酯，緩慢升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料，置於密閉容器中待用，製得預聚物；
(2)將上述製得的預聚物加入行星式攪拌機中，再依次加入烷基磺酸苯酯13kg、二丙二醇二苯甲酸酯6 kg烘乾好的乙炔炭黑29 kg、聚醯胺樹脂2 kg，升溫至50°C左右，在此溫度下保持不低於10m/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20°C左右，繼續攪拌20分鐘，加入2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.38 kg、二月桂酸二丁基錫0.4 kg，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，出料，包裝，製得本產品。
[0025]實例4
(1)稱取15kg分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚、20 kg分子量在500~1000的聚己內酯多元醇加入到反應釜中，攪拌並升溫至120°C，保持不低於0.092Mpa的真空脫水0.5~I小時，降溫至60°C，加入14kg 二苯基甲烷二異氰酸酯，緩慢升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料，置於密閉容器中待用，製得預聚物；
(2)將上述製得的預聚物加入行星式攪拌機中，再依次加入烷基磺酸苯酯18kg、二丙二醇二苯甲酸酯8 kg烘乾好的乙炔炭黑23 kg、聚醯胺樹脂2 kg，升溫至50°C左右，在此溫度下保持不低於10m/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20°C左右，繼續攪拌20分鐘，加入2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.05 kg、二月桂酸二丁基錫0.01 kg，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，出料，包裝，製得本產品。
[0026]實例5
(1)稱取15kg分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚、20 kg分子量在1000~2000的聚己內酯多元醇加入到反應釜中，攪拌並升溫至120°C，保持不低於0.092Mpa的真空脫水0.5~I小時，降溫至60°C，加入14kg 二苯基甲烷二異氰酸酯，緩慢升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料，置於密閉容器中待用，製得預聚物；
(2)將上述製得的預聚物加入行星式攪拌機中，再依次加入烷基磺酸苯酯18kg、二丙二醇二苯甲酸酯8 kg烘乾好的乙炔炭黑23 kg、聚醯胺樹脂2 kg，升溫至50°C左右，在此溫度下保持不低於10m/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20°C左右，繼續攪拌20分鐘，加入2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.05 kg、二月桂酸二丁基錫0.01 kg，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，出料，包裝，製得本產品。
[0027]實例6
(1)稱取15kg分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚、20 kg分子量在2000~3000的聚己內酯多元醇加入到反應釜中，攪拌並升溫至120°C，保持不低於0.092Mpa的真空脫水0.5~I小時，降溫至60°C，加入14kg 二苯基甲烷二異氰酸酯，緩慢升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料，置於密閉容器中待用，製得預聚物；
(2)將上述製得的預聚物加入行星式攪拌機中，再依次加入烷基磺酸苯酯18kg、二丙二醇二苯甲酸酯8 kg烘乾好的乙炔炭黑23 kg、聚醯胺樹脂2 kg，升溫至50°C左右，在此溫度下保持不低於10m/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20°C左右，繼續攪拌20分鐘，加入2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.05 kg、二月桂酸二丁基錫0.01 kg，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，出料，包裝，製得本產品。
[0028]對比實例I
同實施例1相比，只是不加入聚醯胺酯，其餘操作及原料加入量同實施例1完全一致。
[0029]對比實例2
同實施例2相比，使用的聚己內酯多元醇分子量為3000-4000，製備預聚物時二苯基甲烷二異氰酸酯的加入量為10kg，其餘同實施例2相同。
[0030]力學性能檢測:
在標準實驗室溫度下塗膠，製成試片，實驗室條件按照GB/T 2941-2006執行。將試片放置7天後進行測試。
[0031]拉伸強度及斷裂伸長率按照GB/T 528-2009執行，
剪切強度按照GB/T 7124-2008執行，試片為預先用底塗劑處理過的剛性金屬片。
[0032]撕裂強度按照GB/T 529-2008執行。
[0033]檢測結果見表1。
[0034]表1各實施例檢測結果統計表
【權利要求】
1.一種環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於原料重量配比如下: 聚醚多元醇15~40份； 聚酯多元醇5~20份； 異氰酸酯5~14份； 增塑劑15~26份； 填料23~29份； 聚醯胺樹脂2~5份； 紫外光穩定劑0.05~0.7份； 催化劑0.01~0.4份； 所述聚醚多元醇為分子量為3000~6000的三官能度聚氧化丙烯醚； 所述聚酯多元醇為分子量在500~3000的二官能度聚酯多元醇、聚己內酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。
2.根據權利要求1所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於原料重量配比如下: 聚醚多元醇15~28份； 聚酯多元醇13~20份； 異氰酸酯10~14份； 增塑劑19~26份； 填料23~26份； 聚醯胺樹脂2~4份； 紫外光穩定劑0.05~0.6份； 催化劑0.01~0.2份。
3.根據權利要求1所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於所述異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種的混合物。
4.根據權利要求1所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於所述增塑劑為環氧大豆油、二丙二醇二苯甲酸酯和烷基磺酸苯酯中的一種或兩種的混合物。
5.根據權利要求1所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於所述填料為乙炔炭黑、氣相白炭黑、輕質碳酸鈣和滑石粉中的一種以上。
6.根據權利要求1所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於所述聚醯胺樹月旨粒徑為1~20 μ m。
7.根據權利要求1所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於聚酯多元醇為分子量在500~1000、1000-2000、2000-3000的二官能度聚酯多元醇、聚己內酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。
8.根據權利要求1所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠，其特徵在於所述紫外光穩定劑為2- (2-羥基-3，5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯並三唑、2-(2'-羥基-3' ,5' -二戊基苯基)苯並三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-[2，4-雙(2，4- 二甲苯基)-2-(1, 3，5-三嗪基)5-辛氧基苯酚和雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一種或兩種的混合物；所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、 二氯化二丁基錫、二醋酸二丁基錫、雙嗎啉二乙基醚、辛酸亞錫、三乙烯二胺、二氮雜二環和三乙胺中的一種或兩種的混合物。
9.一種權利要求1-8中任一項所述的環保型高強度聚氨酯粘接密封膠的製備方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)聚醚多元醇、聚酯多元醇脫水後，加入異氰酸酯，反應生成預聚物； (2)將預聚物與增塑劑、填料、聚醯胺樹脂混合，攪拌均勻，加入紫外光穩定劑、催化劑，攪拌混合均勻，即得。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)預聚物的製作:將聚醚多元醇、聚酯多元醇加入到反應釜中，升溫至120°C，在真空度不低於0.092MPa的條件下真空脫水0.5~1小時，降溫至55_65°C，加入異氰酸酯，升溫至80°C，保持反應溫度在80°C~90°C之間，在氮氣保護的條件下反應4小時，降溫出料； (2)制膠:將製得的預聚物加入到攪拌機中，依次加入環保增塑劑、填料、聚醯胺樹脂，升溫至50±2°C，在此溫度下保持不低於lOm/s的剪切速度、真空度不低於0.092MPa的條件攪拌20~30分鐘，降溫至20±2°C，繼續攪拌20分鐘，加入紫外光穩定劑、催化劑，在真空度不低於0.092MPa的條件下攪拌混合均勻，即得。
【文檔編號】C09J175/06GK103897652SQ201410150745
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月16日 優先權日:2014年4月16日
【發明者】杜厚俊, 張健偉, 溫靜, 王玉東, 於春英, 姜德川 申請人:山東北方現代化學工業有限公司